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公开(公告)号：CN102411307A
公开(公告)日：2012-04-11
申请号：CN201110390702.1
申请日：2011-11-30
Applicant: 中国科学院自动化研究所
IPC: G05B13/04
Abstract: 本发明公开了一种快速、精确的仿生机器鱼C形起动的运动控制方法。BCF(body and/or caudal fin，鱼体尾鳍推进式)鱼类C形起动分为弯曲阶段、保持阶段和伸展阶段三个阶段。在弯曲阶段，针对不同鱼类的形态特征和游动机理，本发明提出小尾鳍模型和大尾鳍模型；在保持阶段，本发明提出动态轨迹跟踪算法，建立约束条件，求取机器鱼各关节的关节转角；在伸展阶段，结合鱼体波理论，计算各个关节的位置坐标，控制机器鱼各关节的转动。同时，本发明设计出高低两层次闭环控制方法，用于优化机器鱼C形起动时三个阶段的过渡，控制机器鱼各关节的关节转角，实现仿生机器鱼灵活、快速、精确的C形起动。
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公开(公告)号：CN104627342B
公开(公告)日：2017-08-11
申请号：CN201410743748.0
申请日：2014-12-08
Applicant: 中国科学院自动化研究所
IPC: B63H1/36
Abstract: 本发明公开了一种滑翔机器海豚，由头部舱模块、任务舱模块、胸鳍舱模块、控制舱模块、腰关节舱模块和尾关节舱模块组成，胸鳍舱模块中设置了胸鳍驱动机构、吸排水机构和舱体抛载机构，控制舱模块中设置了重心调节机构，腰关节舱模块中设置了偏航驱动机构和尾部驱动机构，尾关节舱模块中设置了尾鳍驱动机构。本发明通过尾部驱动机构和尾鳍驱动机构使尾部两关节上下摆动，实现背腹式推进；通过吸排水机构调节整体净浮力，实现浮力驱动推进。本发明可以通过胸鳍调节运动时的俯仰角和横滚角，通过偏航驱动机构调节偏航角。本发明兼具机器海豚高速、高机动性和水下滑翔器续航能力强的优点，并且采用模块化设计，易于安装和维护。
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公开(公告)号：CN104627342A
公开(公告)日：2015-05-20
申请号：CN201410743748.0
申请日：2014-12-08
Applicant: 中国科学院自动化研究所
IPC: B63H1/36
Abstract: 本发明公开了一种滑翔机器海豚，由头部舱模块、任务舱模块、胸鳍舱模块、控制舱模块、腰关节舱模块和尾关节舱模块组成，胸鳍舱模块中设置了胸鳍驱动机构、吸排水机构和舱体抛载机构，控制舱模块中设置了重心调节机构，腰关节舱模块中设置了偏航驱动机构和尾部驱动机构，尾关节舱模块中设置了尾鳍驱动机构。本发明通过尾部驱动机构和尾鳍驱动机构使尾部两关节上下摆动，实现背腹式推进；通过吸排水机构调节整体净浮力，实现浮力驱动推进。本发明可以通过胸鳍调节运动时的俯仰角和横滚角，通过偏航驱动机构调节偏航角。本发明兼具机器海豚高速、高机动性和水下滑翔器续航能力强的优点，并且采用模块化设计，易于安装和维护。
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公开(公告)号：CN102962843B
公开(公告)日：2014-12-10
申请号：CN201210511191.9
申请日：2012-12-03
Applicant: 中国科学院自动化研究所
Abstract: 本发明公开了一种跃水机器海豚，其特征在于：它包括刚性躯干壳体，设置在所述刚性躯干壳体上的刚性铝制骨架、背鳍，设置在所述骨架上的颈关节机构、平衡滑块机构、胸鳍机构、控制电路板、背腹式推进机构，设置在所述颈关节机构上的头部外壳，设置在平衡滑块机构上的电源装置，设置在所述胸鳍机构上的胸鳍，设置在所述背腹式推进机构上的尾柄壳、尾鳍。本发明通过直流电机和舵机输出运动，实现头部俯仰摆动、左右胸鳍两自由度转动、尾部两关节上下摆动，最终实现机器海豚跃出水面。本发明一方面为研究海豚运动的水动力学、游动机理及控制方法提供实验平台；另一方面，为研制高效、快速的水下推进器提供技术基础。
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公开(公告)号：CN101776863A
公开(公告)日：2010-07-14
申请号：CN200910237782.X
申请日：2009-11-17
Applicant: 中国科学院自动化研究所
Abstract: 本发明为一种胸鳍推进型机器鱼的运动控制方法，利用多个中枢模式发生器组成机器鱼的运动控制网络，且每个中枢模式发生器由单个振荡神经元加上输入饱和函数和输出放大函数组成；将激励信号送入第一输入饱和函数和第二输入饱和函数，第一输入饱和函数对激励信号进行频率转换得到中枢模式发生器的固有频率；第二输入饱和函数对激励信号进行振幅转换得到固有振幅；对固有频率和固有振幅进行状态变量间的相互抑制以及振荡神经元间的耦合处理，生成膜电势信号，将膜电势信号送入输出放大函数，输出放大函数对膜电势信号进行比例放大和限幅处理，生成并将突触连接信号送入胸鳍的舵机上，从而使胸鳍驱动轴带动胸鳍在0-360度范围内作往复运动。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN104554681B
公开(公告)日：2017-02-22
申请号：CN201410838407.1
申请日：2014-12-30
Applicant: 中国科学院自动化研究所
IPC: B63H1/36
Abstract: 本发明公开了一种机器海豚的运动控制方法，包括：加速阶段、上浮阶段、出水阶段、飞行阶段、入水阶段共5个阶段，其中加速阶段采用攻角算法，将尾鳍的攻角控制在最佳的角度，最大化推进力，从而使机器海豚达到最高游速；在其余4个阶段，通过调整每个过程中机器海豚的姿态、速度、方向等参数使机器海豚达到最大的跃出水面的高度。本发明的方法可以使机器海豚达到每秒数倍体长的高速度，比现有速度大幅度提升，从而首次完成了仿生机构推进下的机器海豚跃出水面的动作。
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公开(公告)号：CN102490885B
公开(公告)日：2014-02-19
申请号：CN201110391856.2
申请日：2011-11-30
Applicant: 中国科学院自动化研究所
IPC: B63H1/36
Abstract: 本发明公开了一种多关节机器海豚的翻滚运动控制方法。本发明通过对海豚前翻滚、后翻滚运动进行理论分析和系统研究，结合海豚游动的推进机理，提出机器海豚前翻滚、后翻滚运动的控制方法和实现步骤。由于机器海豚的前翻滚、后翻滚运动属于海豚的俯仰运动，因此本发明首先对海豚俯仰运动进行分析，将俯仰运动分为弯曲阶段和伸展阶段，并分别对两阶段进行分析，给出俯仰运动中关节转角的计算公式和关节的运动路径，控制机器海豚俯仰关节的运动。本发明能够精确控制机器海豚在运动中的俯仰角，实现机器海豚俯仰运动控制的精确性。
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公开(公告)号：CN102490885A
公开(公告)日：2012-06-13
申请号：CN201110391856.2
申请日：2011-11-30
Applicant: 中国科学院自动化研究所
IPC: B63H1/36
Abstract: 本发明公开了一种多关节机器海豚的翻滚运动控制方法。本发明通过对海豚前翻滚、后翻滚运动进行理论分析和系统研究，结合海豚游动的推进机理，提出机器海豚前翻滚、后翻滚运动的控制方法和实现步骤。由于机器海豚的前翻滚、后翻滚运动属于海豚的俯仰运动，因此本发明首先对海豚俯仰运动进行分析，将俯仰运动分为弯曲阶段和伸展阶段，并分别对两阶段进行分析，给出俯仰运动中关节转角的计算公式和关节的运动路径，控制机器海豚俯仰关节的运动。本发明能够精确控制机器海豚在运动中的俯仰角，实现机器海豚俯仰运动控制的精确性。
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公开(公告)号：CN104554681A
公开(公告)日：2015-04-29
申请号：CN201410838407.1
申请日：2014-12-30
Applicant: 中国科学院自动化研究所
IPC: B63H1/36
Abstract: 本发明公开了一种机器海豚的运动控制方法，包括：加速阶段、上浮阶段、出水阶段、飞行阶段、入水阶段共5个阶段，其中加速阶段采用攻角算法，将尾鳍的攻角控制在最佳的角度，最大化推进力，从而使机器海豚达到最高游速；在其余4个阶段，通过调整每个过程中机器海豚的姿态、速度、方向等参数使机器海豚达到最大的跃出水面的高度。本发明的方法可以使机器海豚达到每秒数倍体长的高速度，比现有速度大幅度提升，从而首次完成了仿生机构推进下的机器海豚跃出水面的动作。
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公开(公告)号：CN102411307B
公开(公告)日：2013-12-18
申请号：CN201110390702.1
申请日：2011-11-30
Applicant: 中国科学院自动化研究所
IPC: G05B13/04
Abstract: 本发明公开了一种快速、精确的仿生机器鱼C形起动的运动控制方法。BCF(body and/or caudal fin，鱼体尾鳍推进式)鱼类C形起动分为弯曲阶段、保持阶段和伸展阶段三个阶段。在弯曲阶段，针对不同鱼类的形态特征和游动机理，本发明提出小尾鳍模型和大尾鳍模型；在保持阶段，本发明提出动态轨迹跟踪算法，建立约束条件，求取机器鱼各关节的关节转角；在伸展阶段，结合鱼体波理论，计算各个关节的位置坐标，控制机器鱼各关节的转动。同时，本发明设计出高低两层次闭环控制方法，用于优化机器鱼C形起动时三个阶段的过渡，控制机器鱼各关节的关节转角，实现仿生机器鱼灵活、快速、精确的C形起动。
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